Guida al Fotovoltaico - Studio Tecnico Francesco Giannelli

il futuro è nelle tue mani
G U I D A A L F O T O V O LTA I C O
soluzioni
per l’utilizzo
evoluto
dell’energia
NELLE ABITAZIONI E NEGLI AMBIENTI DI LAVORO
Enel Green Power, attraverso la Rete in franchising
Punto Enel Green Power*, pone particolare attenzione
ai temi dell’efficienza energetica e dell’utilizzo
delle fonti rinnovabili in quanto rappresentano
le principali leve per raggiungere gli obiettivi
del risparmio energetico individuale e della salvaguardia
dell’ambiente per uno sviluppo sostenibile.
è interamente dedicata alle fonti rinnovabili e offre
soluzioni complete per l’utilizzo evoluto dell’energia
nelle abitazioni e in tutti gli ambienti di lavoro.
La Rete Punto Enel Green Power propone al cliente
finale la migliore soluzione dal punto di vista del
risparmio e dell’efficienza energetica, perseguendo,
grazie alle più evolute tecnologie presenti sul
mercato, obiettivi di ottimizzazione delle risorse
energetiche, nel rispetto dell’ambiente.
*Punto Enel Green Power è la Rete in franchising
del Gruppo Enel Green Power SpA.
Enel Green Power offre i propri servizi attraverso la rete Punto enel green power
costituita da aziende selezionate e specializzate in questo settore. Gli Affiliati
presenti su tutto il territorio nazionale rappresentano il punto di contatto
operativo per approfondire, definire e dare seguito a questi interventi in tutta
tranquillità.
diventa energia fotovoltaica
il sole
visto sotto
un’altra luce
l’energia
fotovoltaica
Perché dobbiamo puntare all’utilizzo
dell’energia solare?
circa 15.000 volte
superiore al fabbisogno
energetico mondiale
• Il sole è una fonte inesauribile;
• il sole è l’unica fonte di energia “esterna”
rispetto alle risorse disponibili sul nostro pianeta,
fatta eccezione per l’energia delle maree
che però è incomparabilmente di minore entità
e attualmente ancora di difficile sfruttamento;
• l’energia solare è distribuita in maniera molto
più uniforme sul pianeta rispetto a tutte le altre
attuali fonti energetiche;
• l’energia solare che investe la Terra è circa
15.000 volte superiore al fabbisogno energetico
mondiale;
• l’energia solare che investe in un anno una
superficie di poco meno di 2 m2 di suolo
(Italia Centrale) equivale ai consumi elettrici
annuali di una famiglia media (circa 3.000 kWh).
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che cos’è
un impianto
fotovoltaico
trasforma
l’energia solare in
energia elettrica
Un impianto fotovoltaico è un impianto
per la produzione di energia elettrica.
La tecnologia fotovoltaica permette
di trasformare direttamente l’energia solare
incidente sulla superficie terrestre in energia
elettrica, sfruttando le proprietà del silicio,
un elemento semiconduttore molto usato
in tutti i dispositivi elettronici.
risparmiando costi ed energia
prendere
energia dal sole
i vantaggi
un impianto
fotovoltaico è un
investimento
Installare un impianto fotovoltaico sulla propria
casa non è una “spesa” come comprare
un elettrodomestico o un’automobile.
È un investimento. In termini economici, l’energia
prodotta da un impianto fotovoltaico sul tetto
di una casa genera ricavi superiori all’esborso
necessario per installarlo e mantenerlo.
investire nel fotovoltaico
significa
• risparmiare subito sulla bolletta dell’energia;
• creare una rendita per 20 anni;
• aumentare il valore del proprio immobile;
• migliorare l’ambiente in cui si vive.
I ricavi di un impianto fotovoltaico sono generati da:
• risparmio sulla bolletta (minore spesa grazie all’energia che fai da te);
• immissione in rete dell’energia prodotta e non consumata (lo “Scambio sul posto”);
• gli incentivi del Conto Energia su tutta l’energia prodotta.
Le principali voci di spesa sono:
• costo dell’impianto;
• costo di manutenzione;
• costi accessori facoltativi (es.: assicurazione);
• sistemi di monitoraggio;
• smaltimento pannelli a fine ciclo vita.
La famiglia può quindi beneficiare di una rendita annuale (che varia in funzione dell’impianto) per il
semplice fatto di usare uno spazio inutilizzato: il proprio tetto di casa. L’impianto, inoltre, può essere
finanziato attraverso un istituto bancario, così da agevolare la spesa iniziale per l’installazione e rendere
più facile l’accesso ai benefici della produzione di energia da fonti rinnovabili.
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Una corretta preventivazione può esser fatta
solamente a valle di un sopralluogo
che valuti accuratamente le caratteristiche
del sito d’installazione.
costi di
manutenzione
minimi
Questo perché il costo può variare, a seconda
che l’installazione avvenga a terra, su fabbricati
nuovi o già esistenti, che la posa sia in
sovrapposizione o integrazione della copertura,
che si debbano sostenere spese per i permessi
di costruzione, allacciamento alla rete, cavi che
coprano grandi distanze (pannelli-inverter e
inverter-quadro utente), utilizzo di attrezzature
durante il montaggio (gru, impalcature).
Il costo annuo di manutenzione è in generale
trascurabile, normalmente nelle analisi economiche
si stima inferiore all’1% del costo d’impianto,
da conteggiare sull’intera vita. In tale stima sono
compresi gli eventuali costi di manutenzione
straordinaria, dovuti alla riparazione o sostituzione
di qualche componente dell’impianto.
Il costo di esercizio dipende dalla taglia dell’impianto.
Per impianti con potenza fino a 20 kWp è limitato
al canone annuo da pagare alla società elettrica
per l’installazione e la gestione dei sistemi di misura
dell’energia prodotta e immessa in rete
(attualmente circa 55 € l’anno).
gli strumenti
di Finanziamento
e Assicurazione
La realizzazione di un impianto fotovoltaico comporta un esborso di denaro che viene compensato nel corso
di alcuni anni. Per limitare tale esborso è possibile utilizzare uno dei finanziamenti ad hoc concesso da un
istituto bancario.
Se si utilizzano tali strumenti è possibile pagare l’impianto mediante delle rate, normalmente semestrali, che
vengono parzialmente – e a volte totalmente – “coperte” dagli utili derivanti dall’esercizio dell’impianto
fotovoltaico e dai risparmi sulla bolletta elettrica.
Le società che installano impianti fotovoltaici hanno spesso delle convenzioni con uno o più istituti bancari
mediante i quali è possibile ottenere dei finanziamenti con caratteristiche vantaggiose.
Un ulteriore strumento è costituito da prodotti assicurativi dedicati a impianti fotovoltaici.
Tali assicurazioni possono coprire anche il rischio derivante dalla mancata produzione e quindi dalla perdita
all’incentivo in conto energia oltre ai rischi derivanti da eventi dolosi, catastrofici e guasti.
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i componenti principali
di un impianto
I moduli fotovoltaici
Costituiscono l’elemento principale dell’impianto in quanto la loro esposizione alla radiazione solare
determina la produzione di energia elettrica (in corrente continua). All’interno del modulo ci sono le celle
fotovoltaiche, generalmente costituite da sottilissime “fette” di silicio che, opportunamente trattate, danno
luogo alla conversione diretta dell’energia luminosa in energia elettrica. Sulla base delle caratteristiche della
cella si parla di celle a silicio monocristallino (la cella è ricavata da un lingotto in cui gli atomi di silicio
sono disposti a costituire un unico cristallo), celle a silicio policristallino (analoghe alle monocristalline, con
gli atomi di silicio comunque ordinati ma a costituire molti cristalli uniti fra loro) e celle a film sottile o
“thin film” (utilizzano materiali semiconduttori “sottili” depositati direttamente su materiali vari di supporto
come il vetro o il metallo). Queste tre tipologie di celle, e conseguentemente i moduli da esse ricavate, si
differenziano per svariate ragioni fra le quali l’aspetto esteriore e l’efficienza, quest’ultima via decrescente
passando dalla tecnologia monocristallina a quelle a film sottile. Ciò significa che a parità di potenza
dell’impianto fotovoltaico, lo spazio occupato da un impianto a film sottile è superiore rispetto a quello in
silicio policristallino.
Nondimeno gli impianti a film sottile presentano alcuni vantaggi fra i quali un aspetto più uniforme che
consente in genere un migliore inserimento nel contesto esistente.
I moduli fotovoltaici più diffusi sono rettangolari delle dimensioni di 1-1,5 m2, le celle sono superiormente
protette da un vetro con particolari caratteristiche di resistenza e trasparenza, il peso si aggira intorno ai
15/20 kg. La potenzialità del modulo si esprime in “watt di picco” (Wp) il cui valore indica la quantità di
energia che il modulo è in grado di produrre nell’unità di tempo in condizioni standard di irraggiamento
solare e temperatura che corrispondono indicativamente a quelle riscontrabili a mezzogiorno di una giornata
fredda e soleggiata. Generalmente i moduli fotovoltaici per le applicazioni trattate in questa guida hanno
potenze comprese fra 100 e 300 Wp.
I moduli fotovoltaici
costituiscono
l’elemento principale
dell’impianto
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Strutture di sostegno dei moduli
Sono le strutture che sorreggono i moduli e provvedono al loro orientamento, dando un’inclinazione rispetto
al piano orizzontale. In Italia l’inclinazione ottimale è di circa 30° e l’orientamento dei moduli verso sud.
Le strutture possono essere in acciaio zincato a caldo o in alluminio, e vengono vincolate sulla superficie
di installazione mediante degli ancoraggi o delle zavorre.
Inverter
È un dispositivo elettronico che consente di adeguare l’energia elettrica prodotta dai moduli alle esigenze
delle apparecchiature elettriche e della rete, operando la conversione da corrente continua a corrente
alternata con una frequenza di 50 Hz. Normalmente gli inverter incorporano dei dispositivi di protezione e
interfaccia che determinano lo spegnimento dell’impianto in caso di black-out o di disturbi della rete.
Sistema di MONITORAGGIO
Il monitoraggio locale è costituito da un dispositivo elettronico opzionale che comunica con l’inverter e con
eventuali sensori accessori (misure metereologiche ed elettriche). Mediante tale apparecchiatura è possibile
tenere sotto controllo il funzionamento dell’impianto, registrare le misure su un PC e visualizzare alcune
grandezze caratteristiche su schermi o display luminosi. Il monitoraggio da remoto consente di inviare i dati
dell’impianto e l’eventuale presenza di guasti via internet, e-mail, SMS.
Misuratori di energia
Sono degli apparati che vengono installati sulle linee elettriche e misurano l’energia che li attraversa, ad
esempio vengono utilizzati per conteggiare l’energia prodotta dall’impianto e quella immessa in rete.
Quadri elettrici e cavi di collegamento
Quadri, cavi, interruttori ed eventuali ulteriori dispositivi di protezione sono i componenti elettrici che
completano l’impianto.
Schema a blocchi di un impianto fotovoltaico connesso alla rete
UTENZE
MODULO
INVERTER
MODULO
MODULO
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MISURATORE
CONTATORE
RETE
requisiti e vantaggi
per l’installazione di un impianto
dove guarda
il sole
dove può
essere
installato
sul tetto, sulla facciata
di un edificio o a terra
I moduli fotovoltaici possono essere collocati
su tetto (sia piano che a falda), sulla facciata
di un edificio o a terra. La decisione in merito
alla fattibilità tecnica si basa sull’esistenza nel sito
d’installazione dei seguenti requisiti, che dovranno
essere verificati dal progettista/installatore in sede
di sopralluogo:
• disponibilità dello spazio necessario per installare
i moduli (per ogni 1.000 Wp di potenza installata
occorrono circa 7/8/12 m2 di moduli con celle
monocristalline/policristalline/thin film);
• corretta esposizione e inclinazione della suddetta
superficie;
• assenza di ostacoli in grado di creare
ombreggiamento.
Le condizioni ottimali per l’Italia sono:
• esposizione SUD (accettata anche SUD-EST,
SUD-OVEST, con limitata perdita di produzione);
• inclinazione 30°-35° (accettata anche 15°-45°
con limitata perdita di produzione).
posa “retrofit”
sopra il tetto
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posa integrata
della copertura
posa su terrazzo
posa integrata in
facciata verticale
Autorizzazioni per l’installazione
Nei casi in cui l’immobile non sia in una zona sottoposta a vincoli (di tipo ambientale, storico, artistico,
paesaggistico...), l’impianto fotovoltaico può essere installato senza alcuna autorizzazione; è sufficiente
una semplice dichiarazione di inizio attività, come richiesto per qualsiasi tipo di lavoro di manutenzione
straordinaria. Se si tratta di un edificio in costruzione è preferibile integrare l’impianto fotovoltaico
nella licenza stessa dell’edificio in costruzione. Qualora l’impianto venga installato in un’area protetta,
bisognerà richiedere all’autorità competente sul territorio (l’Ente locale, l’Ente parco, la Sovrintendenza
ai beni culturali,…) un “nulla osta”. È sempre consigliato informarsi presso gli uffici comunali per
verificare che non ci siano ulteriori problemi.
Quanto sopra si riferisce agli impianti fino a 20 kWp.
Per impianti più grandi, l’iter autorizzativo può essere più complesso.
quanta
energia
produce un
impianto
energia pulita
che rispetta l’ambiente
La produzione elettrica annua di un impianto
fotovoltaico può essere stimata attraverso
un calcolo che tiene conto:
• della radiazione solare annuale del luogo;
• di un fattore correttivo calcolato sulla base
dell’orientamento, dell’angolo d’inclinazione
dell’impianto e di eventuali ombre giornaliere
e/o stagionali;
• delle prestazioni tecniche dei moduli fotovoltaici,
dell’inverter e degli altri componenti dell’impianto;
• delle condizioni operative dei moduli (con
l’aumento della temperatura di funzionamento
diminuisce l’energia prodotta).
La potenza di picco di un impianto fotovoltaico
si esprime in kWp (chilowatt di picco),
cioè la potenza teorica massima che l’impianto
può produrre nelle condizioni standard
di insolazione e temperatura dei moduli
(1.000 W/m2 e 25 °C).
Nord Italia
1100 kWh/kWp
Centro nord
1200 kWh/kWp
Centro sud
1300 kWh/kWp
Sud
1400 kWh/kWp
un impianto da 1 kWp
copre il 40%
dei consumi elettrici
medi di una famiglia
INCLINAZIONE
ORINTAMENTO
La mappa a sinistra mostra la produzione elettrica
annua per un impianto fotovoltaico da 1 kWp,
installato in Italia, considerando le migliori
condizioni locali d’installazione (inclinazione
30° rispetto all’orizzontale, orientamento a SUD,
assenza ombreggiamenti).
Si tratta di valori medi indicativi. La reale produzione
dell’impianto può variare leggermente (anche
di un più o meno 10%) di anno in anno e da sito
a sito in funzione della stagionalità e del microclima.
Si conclude che un impianto da 1 kWp in Italia
centrale può contribuire a coprire circa il 40%
dei consumi elettrici medi di una famiglia
(3.000 kWh/anno).
Nella tabella in basso (Fonte: Phébus) sono
riportati i fattori di correzione per inclinazione e
orientamento diversi da quelli ottimali alle latitudini
italiane. I riquadri colorati indicano posizioni
da evitare, a meno di vincoli architettonici imposti.
30°
0°
60°
90°
Est
0,93
0,90
0,78
0,55
Sud-Est
0,93
0,96
0,88
0,66
Sud
0,93
1,00
0,91
0,68
Sud-Ovest
0,93
0,96
0,88
0,66
Ovest
0,93
0,90
0,78
0,55
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il ciclo di
vita di
un impianto
fotovoltaico
La vita utile di un impianto fotovoltaico è almeno
pari a 25 anni.
Considerando separatamente i componenti
più rilevanti si verifica che:
• i moduli hanno una durata di vita da 25 a 30 anni,
con una diminuzione delle prestazioni energetiche
inferiore al 20%. Generalmente la garanzia
fornita dai produttori sul mantenimento
di tali prestazioni arriva a coprire 25 anni;
• gli inverter, apparecchi a elevata tecnologia,
hanno una durata nel tempo abbastanza lunga,
ma generalmente inferiore a quella dei moduli;
il loro costo è peraltro assai contenuto.
Un impianto fotovoltaico è un sistema
completamente modulare, e la sostituzione
di un qualsiasi componente è generalmente facile
e veloce, a condizione che questa sostituzione
sia prevista nella fase di progetto.
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le
applicazioni
Le tipologie di impianti fotovoltaici collegati
alla rete sono suddivisi in base alla loro potenza in:
fino a 200 kWp
piccoli e medi impianti
oltre 200 kWp
grandi impianti
Impianti fotovoltaici con potenza
inferiore a 200 kWp
Sono impianti indicati per installazione su immobili
di privati cittadini, di attività commerciali e di
piccole aziende, la potenza dell’impianto non
supera quasi mai i 6 kWp. L’esercizio richiede una
limitata manutenzione e bassi oneri di gestione.
Impianti fotovoltaici con potenza
superiore a 200 kWp
Si tratta di “grandi impianti”, collegati alla rete
in bassa o media tensione.
Possono comprendere anche centrali fotovoltaiche
o piccole reti isolate non raggiunte dalla rete
elettrica.
Questa tipologia viene realizzata principalmente
dalle imprese, che utilizzano l’energia elettrica
prodotta dall’impianto sia per l’autoconsumo
che per la vendita.
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Le offerte
Enel Green Power
sono disponibili
presso la Rete in franchising
Punto Enel Green Power*
Numero Verde
800.90.15.15
dal lunedì al venerdì
dalle 9.00 alle 20.00
enelgreenpower.com/offerta
*PUNTO ENEL GREEN POWER è la Rete in franchising del Gruppo Enel Green Power SpA